[发明专利]一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法，包括：根据永磁同步电机系统的数学模型，引入基于两种不同时刻的增量式预测模型，分析增量式预测模型的电阻与电感的参数敏感性；根据分析增量式预测模型的电阻与电感的参数敏感性，建立所述永磁同步电机的d轴参数扰动观测器，实时观测所述永磁同步电机中存在的电流的参数扰动；将观测到的电流的参数扰动作为输入，建立扰动控制器，扰动控制器通过对电流的参数扰动计算得到增量式预测模型中电感参数的误差；将计算得到的电感参数的误差代入永磁同步电机系统的数学模型中，在线实时更新增量式预测模型中的电感参数。本发明提出的控制方法，能够有效地消除参数扰动对控制性能的影响。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别是指一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法。

背景技术

近年来，永磁同步电机由于其效率高，转动惯量小和功率密度大等优点被广泛应用。然而，永磁同步电机系统复杂，常规的线性方法难以对其进行有效的控制，因此大量的新型算法被提出并应用在永磁同步电机中，如模糊控制、神经网络控制、模型预测控制等等，其中由于模型预测控制的控制算法简单，适应性强而被广泛研究和应用。

模型预测控制对指令信号的跟踪较好，具有很好的动态响应性能，但其缺点在于对被控对象的数学模型依赖性较强，需要测量得到精确的参数值。当模型中任何参数出现变化时，预测控制都会降低控制性能，尤其当参数误差较为严重时，系统的稳定性会大大降低甚至完全失控。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法，能够有效地消除参数扰动对控制性能的影响。

基于上述目的本发明提供的一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法，包括：

根据永磁同步电机系统的数学模型，引入基于两种不同时刻的增量式预测模型，分析增量式预测模型的电阻与电感的参数敏感性；

根据分析增量式预测模型的电阻与电感的参数敏感性，建立所述永磁同步电机的d轴参数扰动观测器，实时观测所述永磁同步电机中存在的电流的参数扰动；

将观测到的电流的参数扰动作为输入，建立扰动控制器，扰动控制器通过对电流的参数扰动计算得到增量式预测模型中电感参数的误差；

将计算得到的电感参数的误差代入永磁同步电机系统的数学模型中，在线实时更新增量式预测模型中的电感参数。

可选的，所述永磁同步电机系统的数学模型为：

永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型为其中,u_d，u_q分别为对应的d轴、q轴电压，i_d和i_q为d轴、q轴电流，由于采用的电机为表贴式永磁同步电机(SPMSM),因此其交轴与直轴电感近似相等L＝L_d＝L_q，ω_e为电角速度，ψ_f为永磁体磁链，R为定子电阻。

可选的，所述增量式预测模型为：

其中，i_d(k+1)，i_q(k+1)分别为k+1时刻的d轴与q轴电流，T为控制周期，R为定子电阻，L为电感，ω为电角速度，i_d(k)，i_q(k)分别为k时刻的d轴与q轴电流，i_d(k-1)，i_q(k-1)分别为k-1时刻的d轴与q轴电流，u_d(k-1)，u_q(k-1)表示k-1时刻的d轴与q轴电压，为k时刻逆变器8种开关状态所对应的d轴电压与q轴电压。